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断層帯の浸透率・弾性波速度構造とその地下深部流体挙動解析における重要性

研究課題

研究課題/領域番号 07F07042
研究種目

特別研究員奨励費

配分区分補助金
応募区分外国
研究分野 地質学
研究機関広島大学

研究代表者

嶋本 利彦  広島大学, 大学院・理学研究科, 教授

研究分担者 MITCHELL Thomas Matthew  広島大学, 大学院・理学研究科, 外国人特別研究員
MITCELL Thomas Matthew  広島大学, 大学院・理学研究科, 外国人特別研究員
研究期間 (年度) 2007 – 2009
研究課題ステータス 完了 (2009年度)
配分額 *注記
2,300千円 (直接経費: 2,300千円)
2009年度: 400千円 (直接経費: 400千円)
2008年度: 1,100千円 (直接経費: 1,100千円)
2007年度: 800千円 (直接経費: 800千円)
キーワード断層の力学 / 弾性波速度 / 浸透率 / 高速摩擦 / 地球内部の流体 / 摩擦構成則 / 有馬-高槻構造線 / サンアンドレアス断層 / 断層帯 / 地震の発生機 / 有馬-高槻構
研究概要

本研究の目的は,断層帯の内部構造,力学的性質,浸透率のような水理学的性質に関する構造などを調べて,地震の発生過程および地下深部における流体移動の定量的な解析に必要な断層モデルを提示することである.
南米チリのアタカマ断層では,断層帯の内部構造と断層帯に接する母岩中のダメージ分布をより詳細に解析して論文で報告した(Mitchell & Faulkner,2009)。この研究では,顕微鏡スケールの微小クラックから地質断層に至る5桁におよぶ規模で,ダメージ分布が定量的に解析された.その結果,ダメージの程度を示すクラック密度は断層コアからの距離のべき乗に比例して減少することが明らかになった.断層帯のダメージ分布がこのように詳細に調べられたのは初めてである.今後クラック密度と浸透率,弾性波速度などの関係を決めることによって,断層帯全体の浸透率・速度構造モデルを決める道が開けた.
有馬-高槻構造線と米国カリフォルニアのサンアンドレアス断層では,衝撃粉砕岩の野外調査と変形組織の解析をおこなって,結果を国際会議で報告した(論文は現在執筆中).衝撃粉砕岩(pulverized rock)とは,著しく粉砕しているものの,母岩の組織(花崗岩の等粒状組織など)を残していて,通常の断層のような著しい変形をうけていない岩石のことである.最近命名されて何故そのような岩石が断層沿いに形成されるかが議論されている.本研究では,両断層とも,断層コアの両側で断層帯の幅が著しく違うこと,破砕物の粒径分布で共通性が認められることなどを見いだした.その他,蛇紋岩断層ガウジ',無水石膏とドロマイトからなる断層ガウジの高速摩擦実験を共同でおこない,断層は高速時に大きな強度低下を起こすこと,摩擦熱で層状鉱物からなる断層ガウジは脱水・脱ガス分解をして天然の組織とよく似た剪断組織が形成されることを見いだした(学会で発表).

報告書

(3件)
  • 2009 実績報告書
  • 2008 実績報告書
  • 2007 実績報告書
  • 研究成果

    (21件)

すべて 2009 2008 2007

すべて 雑誌論文 (4件) (うち査読あり 3件) 学会発表 (17件)

  • [雑誌論文] The nature and origin of off-fault damage surrounding strike-slip fault zones with a wide range of displacements : A field study from the Atacama fault system, northern Chile2009

    • 著者名/発表者名
      Mitchell, T.M.
    • 雑誌名

      Journal of Structural Geology 31

      ページ: 802-816

    • 関連する報告書
      2009 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文]2009

    • 著者名/発表者名
      Faulkner, D. R.
    • 雑誌名

      Wibberley, C. A. J., Kurz, W., Imber, J., Holdsworth, R. E. & Collettini, C., eds.,“Structure of Fault Zones : Implications for Mechanical and Fluid-Flow Properties", Geological Society, London, Special Publications, 299(On the structure and mechanical pr

      ページ: 139-150

    • 関連する報告書
      2008 実績報告書
  • [雑誌論文] Experimental measurements of permeability evolution during triaxial compression of initially intact crystalline rocks and implications for fluid flow in fault zones2008

    • 著者名/発表者名
      Mitchell, T. M.
    • 雑誌名

      Journal of Geophysical Research 113

    • 関連する報告書
      2008 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] On the structure and mechanical properties of large strike-slip faults2008

    • 著者名/発表者名
      Faulkner, D. R.
    • 雑誌名

      Geological Society of London, Special Publication (in press)

    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] Pulverized fault rocks along the Arima-Takatsuki Tectonic Line, Japan : fault structure, damage distribution and textural characteristics2009

    • 著者名/発表者名
      Mitchell, T.M.
    • 学会等名
      Spring Meeting of European Geosciences Union
    • 発表場所
      Viena, Austria
    • 関連する報告書
      2009 実績報告書
  • [学会発表] Thermal pressurization induced by coseismic shear heating within thermally unstable rocks2009

    • 著者名/発表者名
      De Paola, N.
    • 学会等名
      European Geosciences Union, General Assembly
    • 発表場所
      Vienna, Austria
    • 関連する報告書
      2009 実績報告書
  • [学会発表] The frictional properties of phyllosilicates at earthquake slip speeds2009

    • 著者名/発表者名
      Faulkner, D.R.
    • 学会等名
      European Geosciences Union, General Assembly
    • 発表場所
      Vienna, Austria
    • 関連する報告書
      2009 実績報告書
  • [学会発表] Pulverized fault rocks and damage asymmetry along the Arima-Takatsuki Tectonic Line, Japan : fault structure, damage distribution and textural characteristics2009

    • 著者名/発表者名
      Mitchell, T.M.
    • 学会等名
      American Geophysical Union, Fall Annual Meeting
    • 発表場所
      San Francisco, USA
    • 関連する報告書
      2009 実績報告書
  • [学会発表] Stuck in the mud? Earthquake propagation through clay-rich fault zones2009

    • 著者名/発表者名
      Faulkner, D.R.
    • 学会等名
      American Geophysical Union, Fall Annual Meeting
    • 発表場所
      San Francisco, USA
    • 関連する報告書
      2009 実績報告書
  • [学会発表] Fault lubrication and earthquake propagation in thermally unstable rocks2009

    • 著者名/発表者名
      De Paola, N.
    • 学会等名
      American Geophysical Union, Fall Annual Meeting
    • 発表場所
      San Francisco, USA
    • 関連する報告書
      2009 実績報告書
  • [学会発表] Seismic velocity and permeability properties of pulverized rocks2008

    • 著者名/発表者名
      Mitchell, T.
    • 学会等名
      European Geosciences Union, General Assembly
    • 発表場所
      Vienna, Austria
    • 関連する報告書
      2008 実績報告書
  • [学会発表] Experimental measurements of permeability evolution during triaxial compression of initially intact crystalline rocks and implications for fluid flow in fault zones2008

    • 著者名/発表者名
      Mitchell, T.
    • 学会等名
      European Geosciences Union, General Assembly
    • 発表場所
      Vienna, Austria
    • 関連する報告書
      2008 実績報告書
  • [学会発表] On stress rotations in fault damage zones2008

    • 著者名/発表者名
      Faulkner, D.
    • 学会等名
      European Geosciences Union, General Assembly
    • 発表場所
      Vienna, Austria
    • 関連する報告書
      2008 実績報告書
  • [学会発表] On stress rotations in fault damage zones2008

    • 著者名/発表者名
      Faulkner, D. R.
    • 学会等名
      AOGS 5^<th> Annual General Meeting
    • 発表場所
      Pusan, Korea
    • 関連する報告書
      2008 実績報告書
  • [学会発表] On the structure and mechanical properties of large strike-slip faults2008

    • 著者名/発表者名
      Mitchell, T. M.
    • 学会等名
      AOGS 5^<th> Annual General Meeting
    • 発表場所
      Pusan, Korea
    • 関連する報告書
      2008 実績報告書
  • [学会発表] Experimental measurements of permeability evolution during triaxial compression of initially intact crystalline rocks and implications for fluid flow in fault zones2008

    • 著者名/発表者名
      Mitchell, T. M.
    • 学会等名
      AOGS 5^<th> Annual General Meeting
    • 発表場所
      Pusan, Korea
    • 関連する報告書
      2008 実績報告書
  • [学会発表] The frictional properties of sheet silicate minerals at earthquake slip speeds2008

    • 著者名/発表者名
      Faulkner, D.
    • 学会等名
      American Geophysical Union, Fall Annual Meeting
    • 発表場所
      San Francisco, USA
    • 関連する報告書
      2008 実績報告書
  • [学会発表] Thermal pressurization induced by coseismic shear heating within thermally unstable rocks2008

    • 著者名/発表者名
      De Paola, N.
    • 学会等名
      American Geophysical Union, Fall Annual Meeting
    • 発表場所
      San Francisco, USA
    • 関連する報告書
      2008 実績報告書
  • [学会発表] Seismic faulting of dolomite rocks : textures and possible slip weakening mechanisms2008

    • 著者名/発表者名
      Togo, T.
    • 学会等名
      American Geophysical Union, Fall Annual Meeting
    • 発表場所
      San Francisco, USA
    • 関連する報告書
      2008 実績報告書
  • [学会発表] Fault damage zone permeability in crystalline rocks from combined field and laboratory measurements2008

    • 著者名/発表者名
      Mitchell, T.
    • 学会等名
      American Geophysical Union, Fall Annual Meeting
    • 発表場所
      San Francisco, USA
    • 関連する報告書
      2008 実績報告書
  • [学会発表] Experimental Measurements of Permeability Evolution During Brittle Deformation of Crystalline Rocks and Implications for Fluid Flow in Fault Zones2007

    • 著者名/発表者名
      Mitchell, T. M.
    • 学会等名
      American Geophysical Union Annual Meeting
    • 発表場所
      San Francisco, USA
    • 関連する報告書
      2007 実績報告書

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公開日: 2007-04-01   更新日: 2024-03-26  

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